Communication-Constrained Multi-Robot Exploration with Intermittent Rendezvous

要約

通信の制約は、ロボットの情報共有、動きの調整、動作の同期に大きな影響を与える可能性があるため、マルチロボット探査 (MRE) アプリケーションでの調整が制限されます。
この作業では、MRE アプリケーションを DEC-POMDP としてモデル化し、ランデブー プランに従う共同ポリシーを設計することで、これらの課題に対処します。
このポリシーにより、ロボットは、ジョイント パスの最適化に制約されることなく、日和見的またはランデブーの場所でマップを断続的に共有しながら、未知の環境を探索することができます。
ランデブー計画を生成するために、ロボットは MRE タスクを Job Shop Scheduling 問題 (JSSP) のインスタンスとして表し、JSSP メトリクスを最小限に抑えます。
待ち時間を短縮し、接続性を向上させることを目的としています。これは、DEC-POMDP の報酬とタスク完了までの時間に相関します。
私たちのシミュレーション結果は、私たちの方法がリレーを使用したり、基地局との間欠通信を維持したりするよりも効率的であり、マルチロボット探査に適したアプローチであることを示唆しています。
私たちは、https://github.com/multirobotplayground/ROS-Noetic-Multi-robot-Sandbox で入手可能なロボット オペレーティング システム (ROS) を使用して概念実証を開発しました。

要約(オリジナル)

Communication constraints can significantly impact robots’ ability to share information, coordinate their movements, and synchronize their actions, thus limiting coordination in Multi-Robot Exploration (MRE) applications. In this work, we address these challenges by modeling the MRE application as a DEC-POMDP and designing a joint policy that follows a rendezvous plan. This policy allows robots to explore unknown environments while intermittently sharing maps opportunistically or at rendezvous locations without being constrained by joint path optimizations. To generate the rendezvous plan, robots represent the MRE task as an instance of the Job Shop Scheduling Problem (JSSP) and minimize JSSP metrics. They aim to reduce waiting times and increase connectivity, which correlates to the DEC-POMDP rewards and time to complete the task. Our simulation results suggest that our method is more efficient than using relays or maintaining intermittent communication with a base station, being a suitable approach for Multi-Robot Exploration. We developed a proof-of-concept using the Robot Operating System (ROS) that is available at: https://github.com/multirobotplayground/ROS-Noetic-Multi-robot-Sandbox.

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